MIWI N末端RGモチーフは、ライン1トランスポゾンサイレンシングとは無関係に効率的なパキテンピルナ産生と精子形成を促進します

ピウイタンパク質とそれに関連するPIRNAは、トランスポゾンを沈黙させ、配偶子形成を促進するために作用します。マウスピウイタンパク質MIWI、ミリ、およびMIWI2には、N末端ドメインに複数のアルギニンとグリシン（RG）が豊富なモチーフがあります。TDRDファミリータンパク質のドッキングサイトとして知られているにもかかわらず、PIWIをPIWIを指示する際のこれらのRGモチーフのin vivo調節の役割と精子形成は、とらえどころのないままです。in vivoの哺乳類ピウィタンパク質におけるRGモチーフの機能的重要性を調査するために、マウスのMIWIにおける保存されたN末端RGモチーフのアルギニン（RK）ポイント変異を遺伝子組み換えしました。この小さなMiwi RGモチーフは、Pirna生成と男性の肥沃度に不可欠であることを示しています。RGモチーフのRK変異は、Miwi-TDRKH相互作用を破壊し、効率的なPIRNA産生のためにMIWIの濃縮（IMC）を損ないます。全体的な全体的なピルナレベルの低下にもかかわらず、PIRNAのトリミングと成熟はRK変異の影響を受けません。その結果、Miwirk変異マウスは、クロマトイドの体奇形、精子発生停止、および雄の不妊を示します。驚くべきことに、Line1トランスポゾンはMiwirk変異マウスで効果的に沈黙しており、Miwiノックアウトマウスとは異なる生殖細胞停止の系統に依存しない原因を示しています。これらの発見は、PIWIタンパク質を指示する際のRGモチーフの重要な機能を明らかにし、生殖細胞の進行に重要な効率的なPIRNA産生に従事し、男性の出生率を調節する際のピウィn末端モチーフの機能的重要性を強調しています。

PIWI proteins and their associated piRNAs act to silence transposons and promote gametogenesis. Murine PIWI proteins MIWI, MILI, and MIWI2 have multiple arginine and glycine (RG)-rich motifs at their N-terminal domains. Despite being known as docking sites for the TDRD family proteins, the in vivo regulatory roles for these RG motifs in directing PIWI in piRNA biogenesis and spermatogenesis remain elusive. To investigate the functional significance of RG motifs in mammalian PIWI proteins in vivo, we genetically engineered an arginine to lysine (RK) point mutation of a conserved N-terminal RG motif in MIWI in mice. We show that this tiny MIWI RG motif is indispensable for piRNA biogenesis and male fertility. The RK mutation in the RG motif disrupts MIWI-TDRKH interaction and impairs enrichment of MIWI to the intermitochondrial cement (IMC) for efficient piRNA production. Despite significant overall piRNA level reduction, piRNA trimming and maturation are not affected by the RK mutation. Consequently, MiwiRK mutant mice show chromatoid body malformation, spermatogenic arrest, and male sterility. Surprisingly, LINE1 transposons are effectively silenced in MiwiRK mutant mice, indicating a LINE1-independent cause of germ cell arrest distinctive from Miwi knockout mice. These findings reveal a crucial function of the RG motif in directing PIWI proteins to engage in efficient piRNA production critical for germ cell progression and highlight the functional importance of the PIWI N-terminal motifs in regulating male fertility.